一种质子交换膜电解槽及制氢模块的制作方法

1.本技术涉及电解水制氢的领域，尤其是涉及一种质子交换膜电解槽及制氢模块。


背景技术：

2.氢能以其清洁无污染、高效、可储存和运输等优点，被视作最理想的能源载体。质子交换膜电解水技术是通过电解水生成氧气和氢气，去离子水通过去离子水流入通道、经过扩散层扩散到质子交换膜阳极侧，在催化剂作用下电解产生氧气和氢离子，氧气随着未参加电解的去离子水通过含氧去离子水通道流出电解槽，而氢离子则穿过质子交换膜到阴极侧，然后生成氢气，并通过阴极扩散层流入氢气排出通道，随后流出电解槽。
3.目前质子交换膜电解槽包括槽体，槽体内安装有质子交换膜、阳极催化板、阴极催化板、阳极极板和阴极极板。质子交换膜、阳极催化板、阴极催化板、阳极极板和阴极极板等电解组件均以卡接的方式安装在槽体内，安装完成后的电解组件稳定性不佳。


技术实现要素：

4.为了提高电解组件在槽体内安装后的稳定性，本技术提供一种质子交换膜电解槽。
5.第一方面，本技术提供一种质子交换膜电解槽，采用如下的技术方案：一种质子交换膜电解槽，包括槽体，所述槽体的顶部设置有用于封堵槽体顶部开口的盖板，所述槽体内设置有电解组件，所述电解组件包括质子交换膜、阳极催化板、阴极催化板、阳极极板和阴极极板，所述质子交换膜位于槽体的中心位置处，所述阳极催化板和阴极催化板分别位于质子交换膜的两侧，所述阳极极板位于阳极催化板远离质子交换膜的一侧，所述阴极极板位于阴极催化板远离质子交换膜的一侧，所述槽体内设置有用于卡紧电解组件的上卡紧机构和下卡紧机构，所述上卡紧机构和下卡紧机构分别位于电解组件的上下两侧，所述上卡紧机构包括上压板和多组上卡紧件，所述下卡紧机构包括下压板和多组下卡紧件，所述下卡紧件与上卡紧件一一对应，所述质子交换膜、阳极催化板、阴极催化板、阳极极板和阴极极板一一对应设置在相对的上卡紧件与下卡紧件之间。
6.通过采用上述技术方案，通过在槽体内设置上卡紧机构和下卡紧机构，在将质子交换膜、阳极催化板、阴极催化板、阳极极板和阴极极板等电解组件放置到槽体内后，上卡紧机构的多个上卡紧件和下卡紧机构的多个下卡紧件对应卡设在质子交换膜、阳极催化板、阴极催化板、阳极极板和阴极极板的上下两端，从而提高对电解组件的定位效果，提高电解组件在槽体内安装后的稳定性。
7.可选的，所述上压板的每条侧边上均设置有定位件，所述槽体的内侧壁上开设有供定位件插设的定位槽，所述定位件包括定位块和抵紧弹簧，所述上压板上开设有容纳槽，所述定位块沿容纳槽的深度方向滑动设置在容纳槽内，所述抵紧弹簧的一端固定连接在容纳槽的底壁上，所述抵紧弹簧的另一端固定连接在定位块上。
8.通过采用上述技术方案，在安装上卡紧机构前，将定位块按动至容纳槽内，此时抵
紧弹簧处于压缩状态，在将上卡紧机构向槽体内按动的过程中，当上卡紧件卡设到电解组件时，定位块对准定位槽，在抵紧弹簧的弹力作用下定位块插设到定位槽内，实现对上压板位置的固定，从而实现对上卡紧机构整体位置的固定作用。
9.可选的，所述上压板内设置有用于驱动多个定位块同时向容纳槽内移动的驱动机构，所述驱动机构包括驱动杆，所述驱动杆的一端设置有驱动盘，所述上压板的中心位置处开设有安装腔体，所述驱动盘转动设置在安装腔体内，所述驱动盘上间隔分布有多根驱动绳，所述上压板上开设有多个条形孔，多根所述驱动绳一一对应穿过条形孔内并连接在定位块朝向容纳槽内的一端，所述驱动杆远离驱动盘的一端设置有用于转动驱动杆的转动把手。
10.通过采用上述技术方案，通过在上压板内设置驱动机构，在需要将上压板从槽体内取出时，通过转动驱动杆使驱动盘同步发生转动，在驱动盘转动的过程中多根驱动绳同时绕卷在驱动盘上，驱动绳远离驱动盘的一端即能够对定位块进行拉动，使定位块从定位槽移出并移动至容纳槽内，从而解除定位块与定位槽之间的定位作用，工作人员通过直接拉动上压板即能够将上卡紧机构整体取出。
11.可选的，所述转动把手上穿设有定位插杆，所述上压板上开设有供定位插杆插设的定位插孔，所述定位块移动至容纳槽内时，所述定位插杆位于定位插孔的正上方并能够插设至定位插孔内。
12.通过采用上述技术方案，在通过转动把手将驱动杆转动指定角度后，定位插杆位于定位插孔的正上方，此时将定位插杆按动至定位插孔内，即能够实现对转动把手位置的固定，从而在一定程度上避免工作人员在将上压板取出的过程中驱动杆发生回转。
13.可选的，所述下压板沿槽体的高度方向滑动设置在槽体内，所述下压板与槽体的底壁之间设置有多根复位弹簧，所述复位弹簧的一端固定连接在槽体的底壁上，所述复位弹簧的另一端固定连接在下压板上。
14.通过采用上述技术方案，通过在下压板与槽体的底壁之间设置多根复位弹簧，在复位弹簧的弹力作用下，下压板向上移动并推动电解组件抵紧在上卡紧机构上，从而进一步提高对电解组件的定位效果。
15.可选的，所述下卡紧件包括下卡紧座，所述下卡紧座的顶部两侧均沿自身长度方向设置有卡紧片，两个所述卡紧片上均设置有抵紧件。
16.通过采用上述技术方案，将质子交换膜、阳极催化板、阴极催化板、阳极极板和阴极极板等电解组件放置在下卡紧座上后，卡紧片上的抵紧件抵紧在对应的电解组件的两侧，从而使电解组件不易发生晃动。
17.可选的，所述抵紧件包括抵紧片，所述卡紧片上开设有缺口，所述抵紧片转动设置在缺口内，所述抵紧片的底端设置有压片，所述抵紧片的顶端设置有抵紧条，所述电解组件插设至卡紧座内时，两侧的所述抵紧条向相互靠近的方向移动并抵紧在电解组件上。
18.通过采用上述技术方案，当电解组件按动至卡紧座内时，电解组件将抵紧片底端的压片向下压动，压片在被压动的过程中带动抵紧片发生转动，当压片被压动至与下卡紧座的顶面相贴合时，抵紧片端部的抵紧条抵紧在电解组件上，实现对电解组件的卡紧作用。
19.可选的，所述盖板铰接设置在槽体上，所述盖板远离铰接端的一端设置有第一定位台，所述第一定位台上设置有固定件，所述槽体远离铰接端的一侧设置有第二定位台，所
述第二定位台上开设有供固定件插设的固定槽。
20.通过采用上述技术方案，在将电解组件和上卡紧机构安装完成后，转动盖板并使盖板盖设到槽体顶部的开口上，使第一定位台与第二定位台相贴合，然后将固定件插设到固定槽内，实现对第一定位台和第二定位台之间位置的固定，从而提高盖板在盖设后的稳定性。
21.可选的，所述固定件包括固定杆，所述固定杆穿设在第一定位台上，所述固定杆靠近第二定位台的一端设置有固定块，所述第二定位台上且位于固定槽的侧壁上开设有固定块穿过的插槽，所述固定杆远离第二定位台的一端设置有固定片，所述固定杆的外部套设有压簧，所述压簧位于固定片与第一定位台之间，所述第二定位台的底面开设有用于限定固定块位置的限位槽。
22.通过采用上述技术方案，将固定块对准插槽并将固定杆插设到固定槽内，当固定杆从第二定位台穿出后，将固定杆转动指定角度并使固定块与插槽的位置错开，然后松开固定杆，此时固定块位于限位槽的正下方，在压簧的弹力作用下固定块向上移动一段距离并插入限位槽内，从而使固定杆不会从固定槽内移出。
23.第二方面，本技术提供一种制氢模块，包括上述的质子交换膜电解槽。
24.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.本技术通过在槽体内设置上卡紧机构和下卡紧机构，在将质子交换膜、阳极催化板、阴极催化板、阳极极板和阴极极板等电解组件放置到槽体内后，上卡紧机构的多个上卡紧件和下卡紧机构的多个下卡紧件对应卡设在质子交换膜、阳极催化板、阴极催化板、阳极极板和阴极极板的上下两端，从而提高对电解组件的定位效果，提高电解组件在槽体内安装后的稳定性；2.本技术通过设置定位件对上卡紧机构的位置进行固定，以提高对电解组件的定位效果；通过设置驱动机构解除对上卡紧机构的定位，以方便对上卡紧机构进行安装和拆卸；3.本技术通过设置盖板，并在盖板上设置固定件，在将电解组件和上卡紧机构安装完成后，转动盖板并使盖板盖设到槽体顶部的开口上，使第一定位台与第二定位台相贴合，然后将固定件插设到固定槽内，实现对第一定位台和第二定位台之间位置的固定，从而提高盖板在盖设后的稳定性。
附图说明
25.图1是本技术质子交换膜电解槽的结构示意图。
26.图2是本技术上卡紧机构的结构示意图。
27.图3是本技术上压板的内部结构示意图。
28.图4是本技术定位件和驱动机构的结构示意图。
29.图5是本技术下卡紧件的结构示意图。
30.图6是本技术盖板的结构示意图。
31.图7是图6的a部放大视图。
32.图8是本技术第一定位台和第二定位台的结构示意图。
33.图9是图8的b部放大视图。
34.附图标记说明：1、槽体；11、第二定位台；111、固定槽；112、插槽；113、限位槽；2、盖板；201、柔性垫块；21、第一定位台；22、固定件；221、固定杆；222、固定块；223、固定片；224、压簧；3、电解组件；31、质子交换膜；32、阳极催化板；33、阴极催化板；34、阳极极板；35、阴极极板；4、上卡紧机构；41、上压板；411、容纳槽；412、安装腔体；413、条形孔；414、插孔；42、上卡紧件；43、定位件；431、定位块；432、抵紧弹簧；44、驱动机构；441、驱动杆；442、驱动盘；443、驱动绳；444、转动把手；445、定位插杆；5、下卡紧机构；51、下压板；511、复位弹簧；52、下卡紧件；521、下卡紧座；522、卡紧片；53、抵紧件；531、抵紧片；532、压片；533、抵紧条。
具体实施方式
35.以下结合附图1-9对本技术作进一步详细说明。
36.本技术实施例公开一种质子交换膜31电解槽，参照图1，包括槽体1，槽体1的顶部安装有用于封堵槽体1开口的盖板2，槽体1内安装有电解组件3、上卡紧机构4和下卡紧机构5，上卡紧机构4和下卡紧机构5分别位于电解组件3的上下两侧，用于对电解组件3的位置进行固定，以提高电解组件3的稳定性。电解组件3包括质子交换膜31、阳极催化板32、阴极催化板33、阳极极板34和阴极极板35，质子交换膜31安装在槽体1的中心位置处，阳极催化板32和阴极催化板33分别位于质子交换膜31的两侧，阳极极板34位于阳极催化板32远离质子交换膜31的一侧，阴极极板35位于阴极催化板33远离质子交换膜31的一侧。
37.参照图1，上卡紧机构4包括上压板41和多组上卡紧件42，上卡紧件42为条形卡座，条形卡座上开设有与相应的电解组件3相适配的卡槽。下卡紧机构5包括下压板51和多组下卡紧件52，下卡紧件52与上卡紧件42一一对应，质子交换膜31、阳极催化板32、阴极催化板33、阳极极板34和阴极极板35一一对应设置在相对的上卡紧件42与下卡紧件52之间。将质子交换膜31、阳极催化板32、阴极催化板33、阳极极板34和阴极极板35等电解组件3一一对应卡设在每组下卡紧件52上，然后将上卡紧件42卡设在电解组件3的顶部，在上卡紧件42和下卡紧件52的限位作用下，即能够实现对电解组件3位置的固定，以提高电解组件3的稳定性。
38.参照图2，上压板41为矩形板，上压板41的四条侧边上均设有定位件43，槽体1的内侧壁上开设有供定位件43插设的定位槽，参照图3、图4，定位件43包括定位块431和抵紧弹簧432，上压板41上开设有容纳槽411，定位块431沿容纳槽411的深度方向滑动连接在容纳槽411内，抵紧弹簧432的一端固定连接在容纳槽411的底壁上、另一端固定连接在定位块431上。将定位块431按动至容纳槽411内，此时抵紧弹簧432处于压缩状态，在将上卡紧机构4向槽体1内按动的过程中，当上卡紧件42卡设到电解组件3时，定位块431对准定位槽，在抵紧弹簧432的弹力作用下定位块431插设到定位槽内，实现对上压板41位置的固定，从而实现对上卡紧机构4整体位置的固定作用。
39.参照图4，上压板41内安装有用于驱动多个定位块431同时向容纳槽411内移动的驱动机构44，驱动机构44包括驱动杆441，驱动杆441的一端同轴线连接有驱动盘442，上压板41的中心位置处开设有安装腔体412，驱动盘442转动连接在安装腔体412内，驱动盘442上间隔分布有多根驱动绳443，上压板41上开设有多个条形孔413，多根驱动绳443一一对应穿过条形孔413内并连接在定位块431朝向容纳槽411内的一端，驱动杆441远离驱动盘442的一端设置有用于转动驱动杆441的转动把手444。转动把手444上穿设有定位插杆445，上
压板41上开设有供定位插杆445插设的定位插孔414，定位块431移动至容纳槽411内时，定位插杆445位于定位插孔414的正上方并能够插设至定位插孔414内。
40.转动驱动杆441使驱动盘442同步发生转动，在驱动盘442转动的过程中多根驱动绳443同时绕卷在驱动盘442上，驱动绳443远离驱动盘442的一端即能够对定位块431进行拉动，使定位块431从定位槽移出并移动至容纳槽411内，从而解除定位块431与定位槽之间的定位作用，此时定位插杆445位于定位插孔414的正上方，将定位插杆445按动至定位插孔414内，即能够实现对转动把手444位置的固定，工作人员通过直接拉动上压板41即能够将上卡紧机构4整体取出。
41.参照图1，下压板51沿槽体1的高度方向滑动安装在槽体1内，下压板51与槽体1的底壁之间连接有多根复位弹簧511，复位弹簧511的一端固定连接在槽体1的底壁上，复位弹簧511的另一端固定连接在下压板51上。在复位弹簧511的弹力作用下，下压板51向上移动并推动电解组件3抵紧在上卡紧机构4上，从而进一步提高对电解组件3的定位效果。
42.参照图5，下卡紧件52包括下卡紧座521，下卡紧座521的顶部两侧均沿自身长度方向设置有卡紧片522，两个卡紧片522上均设置有抵紧件53。抵紧件53包括抵紧片531，卡紧片522上开设有缺口，抵紧片531转动设置在缺口内，抵紧片531的底端设置有压片532，抵紧片531的顶端设置有抵紧条533，当电解组件3插设至卡紧座内时，两侧的抵紧条533向相互靠近的方向移动并抵紧在电解组件3上。
43.将质子交换膜31、阳极催化板32、阴极催化板33、阳极极板34和阴极极板35等电解组件3放置在下卡紧座521上后，电解组件3将抵紧片531底端的压片532向下压动，压片532在被压动的过程中带动抵紧片531发生转动，当压片532被压动至与下卡紧座521的顶面相贴合时，抵紧片531端部的抵紧条533抵紧在电解组件3上，实现对电解组件3的卡紧作用，从而使电解组件3不易发生晃动。
44.参照图1、图6，盖板2铰接设置在槽体1上，盖板2的底部安装有柔性垫块201，当盖板2处于盖合状态时，柔性垫块201能够与上压板41相贴合，从而使上压板41不易发生晃动。盖板2远离铰接端的一端焊接有第一定位台21，第一定位台21上焊接有固定件22，槽体1远离铰接端的一侧设有第二定位台11，第二定位台11上开设有供固定件22插设的固定槽111。在将电解组件3和上卡紧机构4安装完成后，转动盖板2并使盖板2盖设到槽体1顶部的开口上，使第一定位台21与第二定位台11相贴合，然后将固定件22插设到固定槽111内，实现对第一定位台21和第二定位台11之间位置的固定，从而提高盖板2在盖设后的稳定性。
45.参照图6、与7，固定件22包括固定杆221，固定杆221穿设在第一定位台21上，固定杆221靠近第二定位台11的一端设置有固定块222，第二定位台11上且位于固定槽111的侧壁上开设有固定块222穿过的插槽112，固定杆221远离第二定位台11的一端设置有固定片223，固定杆221的外部套设有压簧224，压簧224位于固定片223与第一定位台21之间。参照图8、图9，第二定位台11的底面开设有用于限定固定块222位置的限位槽113。将固定块222对准插槽112并将固定杆221插设到固定槽111内，当固定杆221从第二定位台11穿出后，将固定杆221转动指定角度并使固定块222与插槽112的位置错开，然后松开固定杆221，此时固定块222位于限位槽113的正下方，在压簧224的弹力作用下固定块222向上移动一段距离并插入限位槽113内，从而使固定杆221不会从固定槽111内移出。
46.本技术实施例还公开一种制氢模块，包括上述的质子交换膜31电解槽。
47.本技术实施例一种质子交换膜31电解槽的实施原理为：通过在槽体1内设置上卡紧机构4和下卡紧机构5，在将质子交换膜31、阳极催化板32、阴极催化板33、阳极极板34和阴极极板35等电解组件3放置到槽体1内后，上卡紧机构4的多个上卡紧件42和下卡紧机构5的多个下卡紧件52对应卡设在质子交换膜31、阳极催化板32、阴极催化板33、阳极极板34和阴极极板35的上下两端，从而提高对电解组件3的定位效果，提高电解组件3在槽体1内安装后的稳定性。
48.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。